[发明专利]将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的设备及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的设备及其方法。

背景技术

丙烯酸及其酯等的生产过程中会产生大量的含较高浓度丙烯酸或丙烯酸盐的废水。由于丙烯酸及其盐对微生物具有一定的毒性，直接进行生化处理，常出现污泥流失、处理出水水质不稳定等问题。目前含丙烯酸废水多采用热力焚烧法、生物法等工艺进行处理。热力焚烧工艺即将含高浓度丙烯酸的废水经过气提塔浓缩后，在助燃压缩空气的帮助下呈雾状喷入废水焚烧炉，同时燃料气或燃料油也进入燃烧炉燃烧，燃烧气温度可达950℃，在950℃的高温下，废水中的有机物完全反应成为二氧化碳和水，处理效率很高。但热力焚烧工艺基建投资大，消耗大量燃料气或燃料油，能耗及运行成本高，且丙烯酸酯等废水中通常含有高浓度的钠盐，容易造成焚烧炉的腐蚀，炉砖等需定期更换，进一步增加了运行成本。丙烯酸为可生物降解有机物，但由于丙烯酸(盐)的毒性，生物处理工艺通常需要将含丙烯酸(盐)废水用生活污水、冷却水等进行大量稀释后再进行处理，其缺点在于废水稀释浪费大量的冷却水，生物工艺占地面积大，运行管理要求高，运行不稳定等。因此含丙烯酸(盐)废水的处理一直是工业废水处理领域的难题。与焚烧等处理工艺相比，生物处理工艺对设备和运行管理要求低，基建投资和运行成本省。如能将废水中的毒性较大的丙烯酸转化为毒性较小的物质，如丙酸，即降低废水的毒性，然后采用生物处理工艺进行处理，将大大提高后续生物处理单元的效率，节约稀释用水，减小占地和处理成本。

目前国内针对含丙烯酸废水处理的专利主要有“电解-生化法”(CN 1948189A)、“电渗析-生化-萃取-精馏法”(CN 101269899A)、“反渗透-精馏法”(CN 1903738A)等。专利CN1948189A公布的方法对废水仅进行了常规的电解处理，着眼于污染物的氧化；CN 1903738A公布的方法对废水反渗透浓缩后进行精馏，回收其中的丙烯酸、甲苯和乙酸，该方法更适合含盐量低的丙烯酸生产废水；专利CN 101269899A公布的方法采用传统的电渗析对废水进行浓缩，浓缩后进行萃取-精馏，回收其中的乙酸，该方法更适合含盐量低的丙烯酸生产废水。

发明内容

本发明的目的是提供一种适合含盐量高的丙烯酸(酯)生产废水，可显著降低含丙烯酸(盐)废水毒性的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备及其方法。

本发明所提供的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，包括池体、若干阴极、若干阳极和若干离子交换隔膜；若干离子交换隔膜将池体分成若干独立的区域，两个相邻的区域设置不同的电极，形成极室；设置阳极的为阳极室，设置阴极的为阴极室；阳极室设置有供阳极室溶液进入的进液口和供阳极室溶液排出的排液口；阴极室设置有供待处理水样进入的进水口和处理后的水排出的排水口。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，其中：所述进液口设置在所述阳极室的底部，所述排液口设置在所述阳极室顶部。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，其中：所述进水口设置在所述阴极室的底部，所述排水口设置在所述阴极室顶部。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，其中：所述离子交换隔膜为阳离子交换膜。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，其中：所述阳极为钛涂层电极、石墨电极或铂电极。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原设备，其中：所述阴极为泡沫镍电极、泡沫镍涂钯或银层电极、碳纤维电极、不锈钢电极或钛涂层电极。

本发明所提供的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原方法，是将电源的正负极分别与所述的电催化还原设备的阳极和阴极相连，待处理水样自下而上流过阴极室，阳极室溶液自下而上流过阳极室，处理后的水从所述的电催化还原设备排出。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原方法，其中：所述阳极室溶液为硫酸溶液。

本发明的将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的电催化还原方法，其中：所述方法包括一次式转化流程、循环式转化流程、部分循环式转化流程或多级连续式转化流程。

一次式转化流程适合于含中低浓度的丙烯酸(盐)的废水，是指采用单台将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的设备处理废水达到丙烯酸的转化要求，可采用多级多段的安装形式。

循环式操作流程适合于小规模、高浓度含丙烯酸(盐)废水，是指待处理水样在将丙烯酸(盐)转化为丙酸(盐)的设备内循环处理，直至达到丙烯酸的转化要求。